Abstrak—Mobil Flood Rescue Vehicle (FRV) merupakan salah satu  terobosan  yang  membantu  proses  evakuasi  korban bencana, terutama banjir. Perancangan mobil FRV juga harus menjadi hal yang harus diperhatikan karena akan berdampak pada  penggunaan  mobil  FRV.  Kekakuan  struktur  menjadi salah satu faktor utama dalam perancangan karena mobil FRV dihadapkan dengan medan yang berat. Uji kekakuan torsional dilakukan dengan variasi beban mempertimbangkan berat dari mobil  FRV.  Uji  kekakuan  torsional  dengan  metode  Simple Structural Surface (SSS) dan simulasi 3D bisa digunakan untuk mengetahui  torsional  stiffness  dari  mobil  FRV.  Untuk pemodelan  SSS  menggunakan  penyederhaan  struktur  mobil menjadi  beberapa  panel  yang  mempermudah  konsep  dasar dalam pengembangan lanjutan kekakuan struktur mobil FRV. Setelah  itu  dilakukan  perhitungan  secara  analitis  untuk mengetahui gaya yang bekerja pada tiap panel yang digunakan untuk mencari torsional stiffness mobil FRV. Untuk simulasi 3D dengan  Finite  Element  Method  (FEM)  dilakukan  dengan bantuan  software  ANSYS  Workbench  dan  dipecah  menjadi Beam  –  based  Model  of  Entire  vehicle  Cabin  (BMEC)  dan Coupled-beam Surface  Model (CBSM). Dilakukan  uji konvergensi  untuk  menentukan  ukuran  meshing  yang  tepat agar  mencapai  nilai  yang  paling  akurat.  Output  yang diharapkan  dari  simulasi  adalah  defleksi  aksial  dimana dihitung  dan  menghasilkan  nilai  torsional  stiffness.  Dari  hasil penelitian,  didapatkan  nilai  torsional  stiffness  mobil  FRV dengan metode Simple Structural Surface (SSS) sebesar 5684,21 N.m/ 0 ,  untuk  metode  simulasi  3D  dengan  BMEC  didapatkan nilai  torsional stiffness sebesar 922,08 N.m/ 0 dan model CBSM sebesar  13721,7  N.m/ 0 .  Dari  metode  dan  model  yang  dihitung dan  disimulasi,  CBSM  model  mendapat  nilai  yang  paling mendekati  range  nilai  torsional  stiffness  mobil  tipe  SUV  pada umumnya  (20.000  -  37.500  N.m/ 0 )  karena  CBSM  model merupakan model yang paling mendekati objek sesungguhnya. Dari  segi  langkah  pengerjaan,  metode  SSS  memiliki  delapan langkah pengerjaan sedangkan pada simulasi 3D memiliki lima langkah  yang  dapat  disimpulkan  bahwa  metode  SSS memiliki waktu relatif pengerjaan yang lebih lama dibandingkan dengan metode simulasi 3D.

## Kata Kunci—BMEC, CBSM, FEM, SSS, Torsional Stiffness

## I. PENDAHULUAN
ERDASARKAN data yang dirilis oleh Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) tahun 2019, banyak sekali  bencana  alam  yang  terjadi  di  Indonesia,  terutama banjir. Banjir mengakibatkan 1.513.681 jiwa yang terdampak dan  memakan  korban  jiwa  sebanyak  474  jiwa  pada  tahun 2019.  Kejadian  serupa  terjadi  pada  tahun  2018  dengan peringkat  kejadian  terbanyak,  jumlah  terdampak  sekaligus mengungsi  dan  juga  jumlah  korban  jiwa  di  wilayah  Jawa Timur, Indonesia.
Dari  data  bencana  alam  yang  ada  pada  tahun  2018  dan 2019,  pada  tahun  2019  pihak  Badan  Penanggulangan Bencana  Daerah  (BPBD)  Gresik,  Jawa  Timur  membuat sebuah  terobosan  pembuatan  mobil  FRV  ( Flood  -  Rescue Vehicle ),  dapat  dilihat  pada  Gambar  1..  Mobil  yang  dibuat dari  hasil  Kerjasama  antara  BPBD  Gresik,  Jawa  Timur dengan PT. Karya Tugasanda ini dibuat dengan tujuan yang pertama  adalah  mobil  mampu  beradaptasi  dengan  medan banjir,  lalu  yang  kedua  yakni  bisa  mengevakuasi  korban bencana  alam  dan  yang  ketiga  mampu  melalui  medan off- road .  Tuntutan  yang  ada  pada  medan  bencana  alam  yang mengharuskan mobil ini membawa muatan atau alat evakuasi sehingga mobil ini juga dilengkapi perahu karet, gergaji dan alat evakuasi lainnya.
Dilihat dari struktur mobil, mobil yang mampu membawa korban  evakuasi  bencana  sekaligus  peralatan  evakuasi bencana harus memiliki struktur yang kuat. Mobil Mitsubishi Triton yang berhasil dimodifikasi oleh PT. Karya Tugasanda ini mengalami perubahan struktur pada body mobil dan untuk struktur chassis sebagai  penopang body atas  dan  mesinnya

## Analisis Perbandingan Torsional Stiffness
Antara Metode Simple Structural Surface (SSS) dengan Metode Simulasi 3D pada Mobil Flood Rescue Vehicle (FRV)
Maulana Hanif Labiib Muchdor dan Julendra Bambang Ariatedja Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : ariatedja@me.its.ac.id
B
Gambar  1.  Mobil Flood  Rescue  Vehicle (FRV)  BPBD  Gresik,  Jawa Timur.
Tabel 1. Spesifikasi mobil FRV Spesifikasi Mobil Flood Rescue Vehicle (FRV) Dimensi Jarak Sumbu Roda mm 3095 Panjang Keseluruhan mm 3975 Lebar Keseluruhan mm 1970 Tinggi Keseluruhan mm 2250 Ground Clearance mm 550 Berat Sprung Mass (Wsprung) kg 3270
tidak  ada  perubahan.  Dan  dari  mobil  ini  mengalami modifikasi  di  bagian electrical dengan  tujuan  untuk meningkatkan keamanan pada saat mobil ini turun ke medan banjir ataupun off-road .
Kegagalan  dalam  perancangan  sebuah  mobil  merupakan hal  yang  harus  dihindari  terutama  ketika  mobil  akan diproduksi  secara  massal  karena  akan  berakibat  rusaknya mobil  pada  saat  penggunaan  yang  bisa  berujung  pada kecelakaan.  Oleh  karena  itu  dibutuhkan  proses  pengujian terhadap  mobil  terlebih  dahulu  agar  bisa  mengkalkulasi kekuatan mobil dan bisa mulai untuk diproduksi baik dalam jumlah  kecil  ataupun  jumlah  besar.  Salah  satu  faktor  dari kekuatan mobil adalah torsional stiffness . Torsional stiffness berperan  besar  dalam  mempertahankan  keutuhan  struktur ketika  dikenai  beban  torsional  dan  juga  kenyamanan  dari penggunaan suatu kendaraan ketika dikenai beban torsi  [1]. Dalam penelitian ini, proses pengujian mobil untuk mencari torsional stiffness dilakukan dengan uji torsi terhadap mobil FRV dengan beberapa metode.
Ada  berbagai  macam  metode  pengujian  untuk  mendapat hasil kekuatan struktur, salah satunya ada metode simulasi 3D menggunakan software dan  ada  metode Simple  Structural Surface (SSS). Metode SSS kali ini sebagai salah salah satu metode dengan penyederhanaan sebuah struktur mobil yang bisa  mempersingkat  waktu  dari  segi  perancangan  secara keseluruhan dan dibantu dengan perhitungan analitis dan juga sedikit bantuan software [2]. Untuk metode simulasi 3D pada umumnya menggunakan bantuan software dengan memodelkan dua pemodelan yakni Beam – Based Model of the  Entire  vehicle  Cabin  (BMEC)  dan  Coupled  –  beam Surface Model (CBSM). Untuk penelitian kali ini, perbedaan metode  ini  akan  dibandingkan  untuk  mengetahui  letak perbedaan dari kedua metode ini. BMEC model merupakan pemodelan struktur kendaraan dengan beam element yang
bertujuan  untuk  mengeliminasi  kerugian  dari  penggunaan metode  SSS      [3]  [4].  CBSM  model  merupakan pemodelan struktur  dengan  beam  dan  surface  element  yang  bertujuan untuk  menghasilkan  nilai  yang  lebih  akurat  dalam  proses pengujian  [3] [4] over text” tidak dicentang).

## II. METODE PENELITIAN

## A. Data Penelitian
Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  desain mobil  FRV,  spesifikasi  mobil  FRV  dan  material  yang dijadikan batasan dalam proses penelitian ini mengacu pada data  lapangan  material  yang  digunakan  mobil  FRV.  Data yang didapatkan dapat dilihat pada tabel 1 dan tabel 2  [5] [6].

## B. Variasi Pembebanan
Digunakan  variasi  pembebanan  menggunakan  sprung masses pada persamaan
𝑊𝑠𝑝𝑟𝑢𝑛𝑔 = 𝑚𝑠𝑝𝑟𝑢𝑛𝑔 . 𝑔 (1) dimana sprung masses atau msprung yang digunakan sebesar 3270  kg  dengan  gravitasi  sebesar  9,8  m/s 2 dan  sesuai  pada tabel 3.

## C. Torsional Stiffness dengan Metode SSS
Untuk  mendapatkan  nilai  torsional  stiffness  dengan metode  SSS  dilakukan:  (1)Dari  desain  mobil  FRV  yang didapatkan,  dilakukan  penyederhanaan  struktur  kendaraan menjadi beberapa panel yang merepresentasikan keseluruhan struktur  seperti  pada  gambar  2  dan  tabel  4;  (2)Mobil  FRV yang  sudah  dimodelkan  dengan  metode  SSS  diberi  beban sesuai pada gambar 2 lalu dihitung gaya tepi (Q) berdasarkan Free  Body  Diagram yang  dihasilkan  dari  tiap  –  tiap  panel; (3)Dari  nilai  gaya  tepi  yang  sudah  didapatkan,  dilakukan kalkulasi  modulus  geser  efektif  (G.t) eff .  Pengecualian  pada bagian sideframe model  SSS  dari  mobil  FRV  dari  bantuan
Tabel 2.
Spesifikasi material AISI 1018 mobil FRV Properties Metric Density 7,87 g/cc Tensile strength, ultimate 440 Mpa Tensile strength, yield 370 Mpa Modulus of Elasticity 205 Gpa Bulk Modulus 140 Gpa Shear Modulus 80.0 Gpa Tabel 3. Variasi pembebanan Gaya yang digunakan (N) 0,1 x W sprung 3204.6 0,2 x W sprung 6409.2 0,3 x W sprung 9613.8 0,4 x W sprung 12818.4 0,5 x W sprung 16023 0,6 x W sprung 19227.6 0,7 x W sprung 22432.2 0,8 x W sprung 25636.8 0,9 x W sprung 28841.4 1 x W sprung 32046 Tabel 4. Geometri panel SSS Huruf Ukuran (mm) Huruf Ukuran (mm) a 1800 e 2920 b 940 f 870 c 1000 g 1500 d 4700 h 3580
Tabel 5. Uji konvergensi model BMEC size mesh (mm) nodes element defleksi (mm) error (%) 100 2057 1060 3,3768 - 90 2241 1152 3,3769 0,002961 80 2517 1290 3,3769 0 70 2829 1446 3,3770 0,002961 60 3269 1666 3,3770 0 50 3873 1968 3,3770 0 40 4841 2452 3,3771 0,002961 30 6389 3226 3,3771 0 20 9505 4784 3,3771 0 10 18817 9440 3,3771 0 Tabel 6. Uji konvergensi model CBSM size mesh (mm) nodes element defleksi (mm) error (%) 100 35397 32010 0,25428 - 90 35397 32008 0,2542 0,031461 80 35422 32028 0,25375 0,177026 70 35576 32175 0,25441 0,260099 60 36028 32612 0,25334 0,420581 50 37025 33583 0,25458 0,489461 40 39461 35980 0,255988 0,553068 30 53989 50070 0,25716 0,457834 20 112950 107345 0,27476 6,843988 10 428502 417549 0,29608 7,759499
software  ANSYS  Workbench  untuk  simulasi  mencari defleksi aksial ( 𝛿 ) seperti pada gambar 4 dan persamaan
(𝐺 .  𝑡) 𝑒𝑓𝑓 =   ( 𝐹 𝛿 ) . ( 𝐻 𝐿 ) (2)
Dengan  F  merupakan  gaya  yang  bekerja  pada  tepi  atas sideframe (Q 4 ), 𝛿 merupakan defleksi aksial dari gaya yang dihasilkan, H merupakan ketinggian wheelbase (mm) dan L merupakan  panjang wheelbase (mm);  (4)Dari  hasil perhitungan  keseluruhan  modulus  geser  efektif,  nilai torsional  stiffness  bisa  didapatkan  dari  persamaan  torsional strain energy dan elastic strain energy :
𝐾 𝑇 = 1 ( 𝑞 𝑇 ) 2 ∑ [ 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑜𝑓 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑖
(𝐺.𝑡)𝑒𝑓𝑓 ] 𝑠𝑢𝑟𝑓 𝑖 𝑖 1 (3)
𝐾 𝑇 = (2.𝑤.ℎ)2 ∑ [ 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑜𝑓 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑖
(𝐺.𝑡)𝑒𝑓𝑓 ] 𝑠𝑢𝑟𝑓 𝑖 𝑖 1 (4)
𝑞 =
𝑄𝑖 𝑠𝑖𝑠𝑖 𝑡𝑒𝑝𝑖 𝑄𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑝𝑘𝑎𝑛 (5)
q  merupakan  shear  flow  (N/m)  yang  terjadi  pada  tepi panel [7].

## D. Torsional Stiffness dengan Metode Simulasi 3D
Setelah  didapatkan  desain  dari  mobil  FRV,  dilakukan pemodelan  menjadi  dua  model,  yakni  BMEC  model  dan CBSM model. Tiap model diberi beban dengan variasi beban sesuai  pada  tabel  3.  Setelah  didapatkan  defleksi  aksial ( ∆𝑦1 𝑑𝑎𝑛 ∆𝑦2 ),  maka  dihitung  derajat  puntir  dan  torsional stiffness dengan rumus:
𝐾 𝑇 = 𝑇 𝑑𝑒𝑟𝑎𝑗𝑎𝑡 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑖𝑟 = 𝐹 .  𝐿 tan−1 ( ∆𝑦1+∆𝑦2 2.𝐿 ) (6)
Sehingga dapat dicari nilai torsional stiffness (K T ) [7],[8].

## E. Meshing pada Metode Simulasi 3D
Uji konvergensi dilakukan pada model BMEC dan model CBSM.  Pada  uji  ini  didapatkan  nilai  defleksi  aksial  akibat
dari  torsi  yang  diberikan.  Variabel  yang  berubah  dari  uji konvergensi ini adalah ukuran elemen meshing. Dari nilai – nilai yang didapatkan, dicari nilai yang memiliki percentage error yang paling kecil dibawah 5%.
Pada  pengujian  model  BMEC,  diambil  ukuran  10  mm karena ukuran tersebut memiliki percentage error yang paling kecil yakni 0% dan jumlah elemen yang paling banyak guna mencapai nilai yang lebih akurat berdasarkan tabel 5.
Pada  pengujian  model  CBSM,  diambil  ukuran  90  mm karena ukuran tersebut memiliki percentage error yang paling kecil  yakni  0,031461%  dan  jumlah  elemen  yang  paling banyak  guna  mencapai  nilai  yang  lebih  akurat  berdasarkan tabel 6.

## F. Boundary Condition Uji Torsi pada Metode Simulasi 3D
Pada  simulasi  3D  pada  model  BMEC  dan  CBSM,  kedua model  akan  diberikan  tumpuan  berupa  tumpuan  tetap  pada kedua bagian belakang chassis yang tepatnya pada mounting suspension belakang dan beban yang bekerja yang diberikan pada bagian depan chassis pada bagian mounting suspension sebesar F seperti pada gambar 4 dan gambar 5.

## G. Verifikasi Hasil
Dilakukan  verifikasi  hasil  penelitian  dengan  objek  box verifikator  dengan ukuran panjang 4700 mm, lebar 1800 mm dan  tinggi  1500  mm.    Box  verifikator  diberi  beban  torsi dengan  nilai  bebas  (digunakan  1000  N)  pada  bagian  kanan dan kiri depan untuk mencari nilai torsional stiffness sebagai verifikator  hasil  perhitungan  struktur  mobil  FRV  dengan metode SSS dan Simulasi 3D.
Gambar 3. Setup simulasi sideframe untuk mencari defleksi aksial ( 𝛿 ).
Gambar 4. Boundary condition model BMEC. Gambar 2. Geometri dan Free Body Diagram SSS model.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Perhitungan Torsional Stiffness dengan Metode SSS
Digunakan variasi pembebanan 0,1Wsprung  – 1Wsprung terhadap  struktur  mobil  FRV  dengan  model  SSS  untuk mendapatkan  gaya  tepi  (Q)  yang  bekerja  pada  tiap  panel dengan bantuan matriks perhitungan
[ 940 1800 0
0 0 0 870 0 −1800 0 0 0 2920 0 0 −1800 0 0 1500 0 0 0 1800 0 3580 0 0 0 0 −1800 0 −1831.03 1533.76 764.16 −1748.97 735.84] [ 𝑄 1 𝑄 2 𝑄 3 𝑄 4 𝑄 5 𝑄 6 ] = [ 𝑊𝑠𝑝𝑟𝑢𝑛𝑔. 1000 0 0 𝑊𝑠𝑝𝑟𝑢𝑛𝑔. 1000
0 0 ]
(7)
Didapatkan  gaya  tepi  (Q)  dengan  variasi  beban 0.1Wsprung – 1Wsprung seperti pada tabel 3. Gaya tepi (Q) yang didapatkan kemudian dimasukkan kedalam persamaan torsional  strain  energy  dan  elastic  strain  energy  dengan  w merupakan  lebar  dari  lengan  torsi  sebesar  1000  mm  dan  h
merupakan  ketinggian  dari dash mobil  sebesar  940  mm. Untuk  perhitungan torsional  stiffness ,  bagian  sideframe menggunakan modulus  shear  effective yang  defleksi  aksial ( 𝛿 ) itu sendiri didapat dari hasil simulasi ANSYS Workbench dengan  H  yakni  merupakan  ketinggian wheelbase sebesar 1500  mm  dan  L  merupakan  panjang wheelbase dengan
Panjang 3580 mm. Untuk proses pencarian defleksi aksial dengan menggunakan software ANSYS Workbench , proses meshing daripada sideframe menggunakan fitur automatic mesh pada software . Didapatkan nilai torsional stiffness dengan metode SSS  dengan  variasi  pembebanan  0,1Wsprung  –  1Wsprung sesuai  pada  tabel  8.  Didapatkan  rata  –  rata  nilai torsional stiffness dengan  metode  SSS  berdasarkan  tabel  8  sebesar 5684,21 N.m/ 0 .

## B. Hasil Perhitungan Torsional Stiffness dengan Metode Simulasi 3D dengan model BMEC
Struktur  mobil  FRV  dengan  model  BMEC  diberi  variasi pembebanan  0,1Wsprung  –  1Wsprung  dan  didapatkan defleksi  aksial  pada  tiap  pembebanan.  Dari  hasil  defleksi yang  didapatkan,  kemudian  dihitung  derajat  puntir  ( 0 )  yang dihasilkan sesuai pada gambar 6.
Dapat dilihat bahwa dari torsi yang diberikan pada gambar 6,  grafik  hasil  sudut  puntir  memiliki trendline yang  naik berbanding  lurus  dengan  torsi  yang  diberikan  (0.1W sprung hingga  1W sprung ).  Hal  ini  sudah  sesuai  dengan  rumus torsional  stiffness dimana  torsi  yang  diberikan  bernilai konstan dengan sudut puntir yang dihasilakn dan berbanding lurus.  Didapatkan  nilai  torsional  stiffness  dengan  model BMEC sesuai pada tabel dann didapatkan rata – rata 922,08 N.m/ 0 .
Gambar 5. Boundary condition model CBSM.
Tabel 7. Contoh perhitungan torsional stiffness dengan metode SSS dengan variasi beban 0,1W sprung
Panel Area of Surfa ce (mm 2 ) Shear Modu lus (N/m m 2 ) Teb al Pan el (m m) (G.t)eff Area of surf/(G.t )eff TS (N.m/ 0 ) Dash 16920 00 80000 3 240000 7,05 5684,14 83
Windsh ield 15660 00 80000 3 240000 6,525 Roof 52560 00 80000 3 240000 21,9 Rear frame 27000 00 80000 3 240000 11,25 Floor 64440 00 80000 3 240000 26,85 Side frame 51852 00 - - 8.34 621726 Jumlah (Area of surf / (G.t)eff) 621799
Tabel 8.
Nilai torsional stiffness dengan variasi beban 0,1W sprung -
1W sprung
Gaya yang digunakan uji torsi (N) Torsional Stiffness (N.m/ 0 ) 0,1 x Wsprung 3204,6 5684,1483 0,2 x Wsprung 6409,2 5684,1483 0,3 x Wsprung 9613,8 5684,1483 0,4 x Wsprung 12818 5684,3085 0,5 x Wsprung 16023 5684,2765 0,6 x Wsprung 19228 5684,2551 0,7 x Wsprung 22432 5684,2399 0,8 x Wsprung 25637 5684,2284 0,9 x Wsprung 28841 5684,2195 1 x Wsprung 32046 5684,2124
Gambar 6. Grafik beban torsi vs derajat puntir model BMEC.

## C. Hasil Perhitungan Torsional Stiffness dengan Metode Simulasi 3D dengan model CBSM
Struktur  mobil  FRV  dengan  model  BMEC  diberi  variasi pembebanan  0.1Wsprung  –  1Wsprung  dan  didapatkan defleksi  aksial  pada  tiap  pembebanan.  Dari  hasil  defleksi yang  didapatkan,  kemudian  dihitung  derajat  puntir  ( 0 )  yagn dihasilkan sesuai pada gambar 7.
Dapat dilihat bahwa dari torsi yang diberikan pada gambar 7,  grafik  hasil  sudut  puntir  memiliki trendline yang  naik berbanding lurus dengan torsi yang diberikan (0,1W sprung - 1W sprung ).  Hal  ini  sudah  sesuai  dengan  rumus torsional stiffness dimana torsi yang diberikan bernilai konstan dengan sudut  puntir  yang  dihasilakn  dan  berbanding  lurus. Didapatkan  nilai  torsional  stiffness  dengan  model  BMEC sesuai pada tabel dann didapatkan rata – rata 13721,7 N.m/ 0 .
D. Verifikasi Hasil
Didapatkan  Hasil  perhitungan torsional  stiffness box verifikator yang digunakan untuk verifikasi hasil perhitungan kedua  metode  sesuai  pada  gambar  8  yang  diberi  uji  torsi. Dapat  dilihat  hasil  perhitungan  struktur  mobil  FRV  dengan metode SSS dan simulasi 3D sesuai pada gambar 8.
Dari  hasil  yang  didapatkan  berdasarkan  grafik  pada gambar  8  dan  gambar  9,  dapat  dilihat  bahwa  model  CBSM pada box verifikator dan mobil FRV memiliki nilai yang lebih tinggi  dibandingkan  dengan  model  yang  lain.  Sedangkan pada  model  SSS,  pada  box  verifikator  dan  mobil  FRV menempati posisi kedua tertinggi setelah model CBSM. Nilai
torsional  stiffness pada  box  verifikator  dan  mobil  FRV dengan  model  BMEC  menempati  posisi terbawah dibandingkan dengan nilai keseluruhan model.
Dari  hasil  tersebut,  dapat  disimpulkan  bahwa  variasi metode  (SSS,  BMEC  dan  CBSM)  mencari  nilai torsional stiffness yang diterapkan pada objek yang berbeda memiliki perbandingan hasil yang sama. Adanya jarak yang jauh pada nilai torsional stiffness model CBSM dengan yang lain bisa dipengaruhi  karena  adanya  faktor  geometri  objek  yang digunakan dan juga jumlah meshing yang digunakan dalam simulasi.

## E. Analisis Perbandingan Metode SSS dengan Metode Simulasi 3D
Didapatkan nilai torsional stiffness rata  – rata dari ketiga metode  berdasarkan  hasil  perhitungan  metode  SSS,  dan simulasi  3D  (model  BMEC  dan  CBSM)  sesuai  dengan gambar  10.  Dari  segi  hasil torsional  stiffness tiap  metode didapatkan  nilai  yang  paling  mendekati  dari  komparasi dengan nilai torsional stiffness dari range SUV yakni adalah simulasi 3D dengan model CBSM. Sedangkan nilai torsional stiffness yang  dihasilkan  dari  metode  BMEC  berada  pada nilai yang paling rendah sebesar 1409,48 N.m/ 0 dibandingkan dengan  nilai torsional  stiffness metode  CBSM    dan  SSS. Sedangkan metode SSS menempati nilai kedua dengan nilai torsional  stiffness  sebesar  5684,21  N.m/ 0 dibandingkan dengan  range  nilai torsional  stiffness SUV  pada  umumnya. Berdasarkan  hasil  yang  didapat,  metode  CBSM  merupakan metode  yang  lebih  merepresentasikan  nilai  aktual  atau metode yang lebih mencapai nilai mobil SUV pada umumnya dibandingkan dengan metode yang lain.
Tabel 9. Jumlah dan langkah setiap metode dalam mencari nilai torsional
stiffness Langkah No. SSS Simulasi 3D BMEC CBSM 1 Penyederhanaan mobil FRV dengan SSS model pemodelan mobil FRV dengan CAD menggunakan beam element pemodelan mobil FRV dengan CAD menggunakan beam element 2 Penentuan beban torsi yang diberikan penentuan beban torsi yang diberikan penentuan beban torsi yang diberikan 3 Pembuatan Free Body Diagram dari setiap panel SSS setup simulasi ( boundary condition ) setup simulasi ( boundary condition ) 4 Perhitungan gaya tepi (Q)
berdasarkan Free Body Diagram tiap panel SSS Didapatkan hasil defleksi setelah diberi uji torsi Didapatkan hasil defleksi setelah diberi uji torsi 5 Mencari defleksi sideframe dengan software ANSYS Workbench Mencari torsional stiffness dengan rumus K=T/teta Mencari torsional
stiffness dengan rumus K=T/teta
6
Perhitungan effective shear rigidity setiap panel 7 Perhitungan torsional stiffness dengan persaman
torsional strain energy dengan
elastic strain energy
8 Nilai torsional stiffness dengan SSS didapatkan
Gambar 7. Nilai torsional stiffness mobil FRV.
Gambar 8. Grafik beban torsi vs derajat puntir model CBSM.
Hal  ini  disebabkan  karena  model  CBSM  yang  paling merepresentasikan  struktur  mobil  FRV  aslinya,  namun dengan  modifikasi  pemodelan  menggunakan surface dan beam element . Dibandingkan dengan model dan metode lain yang banyak mereduksi dari seluruh struktur mobil FRV atau memodelkan  struktur  –  struktur  pada  mobil  FRV  yang memiliki  peran  krusial  seperti ladder  chassis , pillar sideframe dan dash mobil.  Bisa  dilihat  pada  model  SSS, lekukan pada mobil FRV yang sesungguhnya seharusnya ada yang  bisa  berdampak  terhadap  kekakuan  dari  struktur ditiadakan  karena  metode  SSS  merupakan  metode penyederhanaan  dari  tiap  –  tiap  panelnya.  Pada  model BMEC, nilai torsional stiffness yang didapatkan bisa sangat rendah  dibandingkan  dengan  yang  lainnya  yakni  adanya penyederhanaan  seperti  contoh  pada ladder  chassis yang disederhanakan  dengan  mencari  titik  tengah  dari  lubang ladder chassis dan dijadikan sebagai titik penampang beam element .  Faktor  ketebalan  sangat  berpengaruh  dalam pencarian nilai torsional stiffness hal ini juga selaras dengan rumus  dalam  mencari  nilai torsional  stiffness yang mempertimbangkan ketebalan dari suatu objek.
Berdasarkan  tabel  9,  langkah  –  langkah  yang  harus dilakukan  dalam  pencarian  nilai torsional  stiffness mobil FRV, metode SSS merupakan metode dimana langkah dalam pencarian nilai torsional stiffness lebih banyak dibandingkan dengan  metode  yang  lainnya  sebanyak  delapan  langkah dibandingkan  dengan  metode  simulasi  yang  hanya melakukan lima langkah. Diharuskan mencari detail gaya  –
gaya  yang  terjadi  akibat  pembebanan  torsi  terlebih  dahulu dan  setelah  itu  dilakukan  perhitungan  menggunakan persamaan torsional strain energy dan elastic strain energy dalam pencarian nilai torsional stiffness .
Dapat  dilihat  bahwa  model  BMEC  dan  CBSM  memiliki jumlah  langkah  yang  sama  dalam  mencari  nilai torsional stiffness yang  dimana  mengharuskan  untuk  melakukan pemodelan  terhadap  mobil  yang  akan  dikenai  uji  torsi. Setelah uji torsi diberikan lalu dilakukan pencarian defleksi menggunakan deformation probe pada software ANSYS Workbench untuk  mengetahui  seberapa  besar  defleksi  yang disebabkan  pembebanan  torsi.  Lalu  dilakukan  perhitungan sudut akibat pembebanan torsi yang telah diberikan dan bisa menemukan nilai torsional stiffness dari stuktur mobil FRV.

## IV. KESIMPULAN
Kesimpulan  dari  penelitian  ini  adalah  sebagai  berikut  : (1)Dari  hasil  yang  didapatkan  oleh  penelitian  ini,  nilai kekakuan  struktur  atau torsional  stiffness yang  didapatkan menggunakan  metode Simple  Structural  Surface (SSS) sebesar 5684,21 N.m/ 0 dengan beban torsi yang diaplikasikan pada model SSS ini sebesar 0,1 Wsprung hingga 1 Wsprung .; (2)Pada metode simulasi 3D, digunakan beberapa metode dan model  yang  divariasikan  dengan  dua  metode,  yakni Beam- based  Model  of  the  Entire  vehicle  Cabin (BMEC)  dan Coupled  –  Beam  Surface  Model (CBSM).  Kedua  model diberi beban torsi sebesar 0,1W sprung hingga 1W sprung dan didapatkan  nilai  kekakuan  struktur  atau torsional  stiffness pada  model  BMEC  dan  CBSM  sebesar;  (a)Nilai torsional stiffness dengan  model  BMEC  didapatkan  sebesar  922,08 N.m/ 0 ;  (b)Nilai torsional  stiffness dengan  model  CBSM didapatkan  sebesar  13721,7  N.m/ 0 ;  (3)Perbandingan  hasil dari  metode Simple  Strutural  Surface (SSS)  dibanding dengan nilai torsional stiffness mobil SUV ( range nilai 20000 –  37500  N.m/ 0 )  pada  umunya  memiliki  selisih  sebesar 14315,79  N.m/ 0 ,  model  BMEC  memiliki  selisih  sebesar 19077,92 N.m/ 0 sedangkan selisih dari model CBSM sebesar 6278,3 N.m/ 0 yang dimana model CBSM memiliki nilai yang lebih merepresentasikan mobil FRV (SUV) pada umumnya. Dari segi langkah pengerjaan metode, metode SSS memiliki delapan  langkah  pengerjaan  yang  dimana  lebih  banyak dengan metode simulasi 3D (BMEC dan CBSM) yang hanya memiliki lima langkah pengerjaan dimana metode SSS lebih banyak  memakan  waktu  dalam  proses  pencarian  nilai torsional stiffness dibanding dengan metode simulasi 3D.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  D. Krzikalla, J. Mesicek, J. Petru, A. Sliva, and J. Smiraus, “Analysis of torsional stiffness of the frame of a formula student vehicle,” J. Appl. Mech.  Eng. ,  vol.  08,  no.  01,  pp.  1–5,  2019,  doi:  10.35248/2168- 9873.19.8.315.
[2]  J.  C.  Brown,  A.  J.  Robertson,  and  S.  T.  Serpento, Motor  Vehicle Structures : Concepts and Fundamentals . Oxford ; Bosto: Butterworth- Heinemann, 2002.
[3]  I. Wood, A. Barari, and E. Esmailzadeh, “Using the simple structural beam  (ssb)  model  to  optimize  and  analyze  automotive  structures  for bending stiffness and natural frequency,” in Proceedings of the ASME Design  Engineering  Technical  Conference ,  2014,  vol.  3,  no. November, doi: 10.1115/DETC2014-35549.
[4]  M.  H.  Shojaeefard,  A.  Khalkhali,  M.  Sarmadi,  and  N.  Hamzehi, “Investigation  of  design  parameters  for  increased  solar  potential  of dwellings and neighborhoods,” Lat. Am. J. Solids Struct. , vol. 12, no. 10, 2015.
Gambar 9. Komparasi nilai torsional stiffness mobil FRV.
Gambar 10. Nilai torsional stiffness box verifikator.
[5]  M.  Mitsubishi,  “All  New  Triton  Sport  Utility  Double  Cabin.”  PT. Krama Yudha Tiga Berlian Motors, Jakarta, 2015.
[6]  MatWeb’s, “AISI 1018 Steel, cold drawn,” MatWeb, LLC . .
[7]  S.  Tebby,  “Methods  to  determine  torsion  stiffness  in  an  automotive
chassis,” Comput.  Aided.  Des.  Appl. ,  vol.  8,  no.  PACE,  pp.  67–75, 2011, doi: 10.3722/cadaps.2011.pace.67-75.
[8]  R. . Kawade and Mohan, “Chassis frame torsional stiffness analysis,” Chass. Fram. Torsional Stiffness Anal. , vol. 3, no. 8, 2015.